Ko se učite o obnovljivih virih energije, pogosto naletite na izraz "ESS". Kaj predstavlja? V tem članku boste našli podrobno razlago in načela v preprostem jeziku.
Kaj pomeni "ESS" na področju energije?
V energetskem sektorju je ESS kratica za "Sistem za shranjevanje energije" Gre za metodo začasnega shranjevanja energije s posebnim pristopom, ki se sprosti, ko je potrebna. Pogosto se uporablja na področju obnovljivih virov energije. Ne glede na to, ali gre za hidroenergijo, sončno energijo, vetrno energijo, energijo plimovanja itd. je električna energija, ki jo proizvajajo te naravne sile, obsežna in stalna. Da bi preprečili izgubo proizvedene energije, je ESS zgrajen tako, da omogoča čim večjo uporabo energije.
ESS se uporablja tudi pri komercialnem in industrijskem shranjevanju energije, da bi se izognili preobremenitvi med največjim povpraševanjem po električni energiji in prihranili stroške. Nekatera podjetja se odločijo, da bodo zgradila sistem ESS za shranjevanje električne energije, ko so cene v omrežju nizke, in jo nato sprostila, ko so cene visoke, s čimer prihranijo stroške.
Dejansko ESS ni izključna lastnost velikih projektov. S tehnološkimi izboljšavami litijevih baterij v zadnjih letih so se na trgu pojavile številne gospodinjske baterije za shranjevanje energije, ki ljudem omogočajo shranjevanje sončne energije in njeno uporabo v oblačnih dneh ali ponoči.
Kako deluje sistem ESS
Osnovno načelo ESS je pretvorba in shranjevanje pridobljene energije, nato pa jo po potrebi sprosti. S pretvornikom se električna energija pretvori v obliko, primerno za shranjevanje, običajno v električno energijo, shranjeno v litij-ionskih baterijah.
Sestavni deli ESS
ESS je običajno sestavljen iz več ključnih komponent, od katerih ima vsaka ključno vlogo pri celotnem delovanju sistema:
Naprava za shranjevanje energije:
Naprava za shranjevanje energije je osrednji del sistema ESS, ki se uporablja za shranjevanje energije.
Sistem za pretvorbo energije (PCS):
Sistem za pretvorbo energije je odgovoren za pretvorbo energije med shranjevanjem in sproščanjem energije. Vključuje pretvornike (ki pretvarjajo enosmerni tok v izmenični tok) in usmernike (ki pretvarjajo izmenični tok v enosmerni tok).
Sistem za upravljanje baterije (BMS):
Pri baterijskih sistemih je sistem za upravljanje baterij ključna komponenta. BMS spremlja in upravlja napetost, tok, temperaturo in stanje napolnjenosti baterijskega sklopa ter tako zagotavlja varno delovanje baterije, preprečuje prekomerno polnjenje, praznjenje in pregrevanje. BMS lahko tudi uravnovesi napetost med celicami akumulatorja in tako podaljša celotno življenjsko dobo akumulatorja.
Sistem za upravljanje energije (EMS):
Sistem za upravljanje energije se uporablja za optimizacijo delovanja celotnega sistema. Sistem EMS spremlja vnos in iznos energije, upravlja čas polnjenja in praznjenja naprave za shranjevanje energije ter zagotavlja, da lahko sistem čim bolj izkoristi shranjeno energijo glede na povpraševanje po obremenitvi in nihanje cen električne energije.
Hladilni sistem:
Hladilni sistem se uporablja za ohranjanje temperaturne stabilnosti naprave za shranjevanje energije, zlasti v baterijskih ali mehanskih sistemih za shranjevanje energije. Upravljanje temperature je ključnega pomena za podaljšanje življenjske dobe sistema in zagotavljanje varnega delovanja. Pogosto se uporabljajo tekočinski ali zračni hladilni sistemi.
Zaščitne naprave:
Zaščitne naprave vključujejo odklopnike, varovalke, izolatorje in ozemljitvene naprave. Te naprave se uporabljajo za zaščito sistema pred preobremenitvami, kratkimi stiki, nihanjem napetosti in drugimi električnimi okvarami ter zagotavljajo varno zaustavitev sistema v primeru nenormalnih razmer.
Sistem za spremljanje in nadzor:
Ta sistem omogoča spremljanje podatkov v realnem času in nadzorne funkcije. Na daljavo ali lokalno lahko spremlja stanje ESS, kot so stopnja napolnjenosti baterije, temperatura in izhodna moč.
Komunikacijski sistem:
Komunikacijski sistem se uporablja za povezavo sistema z zunanjimi nadzornimi sistemi ali omrežjem. Omogoča izmenjavo podatkov med EMS, BMS in drugimi nadzornimi sistemi.
Katere vrste ESS obstajajo?
Na podlagi načel pretvornika lahko ESS razdelimo v več vej. V nadaljevanju bom predstavil nekaj vrst, ki se uporabljajo v resničnem življenju, ter njihove prednosti in slabosti:
baterijski sistem ESS (BESS)
Načelo: Sistemi za shranjevanje energije na osnovi baterij shranjujejo električno energijo v kemični obliki v bateriji. Najpogostejše so litij-ionske baterije, v katerih se med cikli polnjenja in praznjenja med anodo in katodo premikajo litijevi ioni. Druge vrste vključujejo pretočne baterije, ki shranjujejo energijo v tekočih elektrolitih.
Prednosti: Visoka gostota energije in dolga življenjska doba; visoka učinkovitost polnjenja in praznjenja; modularna zasnova omogoča izbiro velikosti glede na potrebe.
Slabosti: Visoki začetni stroški; na življenjsko dobo baterije vplivajo okoljski pogoji.
Primer uporabe: PKNERGYjev komercialni projekt baterij za shranjevanje sončne energije.
Shranjevanje toplotne energije
Načelo: Sistemi za shranjevanje toplotne energije (TES) shranjujejo energijo v obliki toplote ali hladu, ki se lahko pozneje uporabi za proizvodnjo električne energije ali ogrevanje/hlajenje. Običajni materiali za TES so voda, led ali staljene soli. Ti sistemi pogosto delujejo v povezavi s sončno energijo ali drugimi obnovljivimi viri.
Prednosti: Dolg čas shranjevanja energije; razmeroma enostaven sistem z nizkimi stroški vzdrževanja; lahko izravnava sezonske potrebe po energiji.
Slabosti: Nizka gostota energije; toplotne izgube lahko zmanjšajo učinkovitost; potreben je velik prostor za shranjevanje materialov.
Primer uporabe: Sončna elektrarna Gemasolar v Španiji za shranjevanje toplote uporablja stopljeno sol.
Shranjevanje energije v tekočem zraku (LAES)
Načelo: Pri shranjevanju energije v tekočem zraku (LAES) se zrak ohladi na kriogeno temperaturo (približno -196 °C), da se utekočini, nato pa se shrani v izolirane rezervoarje. Ko je potrebna energija, je tekoči zrak izpostavljen temperaturi okolja, zaradi česar se hitro razširi in spremeni nazaj v plin. Ta proces širjenja poganja turbino, ki proizvaja električno energijo. Sistemi LAES lahko za izboljšanje učinkovitosti uporabljajo tudi odpadno toploto ali hlad.
Prednosti: Energijo lahko shranjuje v velikem obsegu, kar je primerno za regulacijo omrežja; uporablja poceni in nestrupene surovine (zrak); dolga življenjska doba sistema z majhnimi potrebami po vzdrževanju; večja gostota energije, zlasti v kombinaciji z odpadno toploto ali hladom.
Slabosti: Manjši izkoristek pretvorbe, običajno okoli 50-60%; visoki stroški gradnje, ki zahtevajo obsežno infrastrukturo; potrebna je nizkotemperaturna tehnologija shranjevanja, ki vključuje izgubo energije.
Primer uporabe: Projekt skladiščenja energije s tekočim zrakom družbe Highview Power v Združenem kraljestvu.
Skladiščenje energije s stisnjenim zrakom (CAES)
Načelo: Sistemi CAES uporabljajo presežek električne energije za stiskanje zraka in njegovo shranjevanje v podzemnih jamah ali rezervoarjih. Ko je povpraševanje po energiji veliko, se stisnjen zrak sprosti, segreje in razširi, da poganja turbine, ki proizvajajo električno energijo.
Prednosti: Primeren za shranjevanje energije v velikem obsegu; nizki stroški, zlasti pri uporabi naravnih podzemnih jam; omogoča dolgoročno shranjevanje energije.
Slabosti: Nizka učinkovitost sistema s precejšnjimi izgubami energije; zahteva velik podzemni prostor; vplivi na okolje, kot so emisije ogljika pri ogrevanju zraka.
Primer uporabe: Objekt CAES v McIntoshu, ZDA.
Skladiščenje energije z vztrajnikom
Načelo: Sistemi za shranjevanje energije z vztrajnikom pretvarjajo električno energijo v kinetično z vrtenjem rotorja pri visokih hitrostih. Ko je energija potrebna, se kinetična energija rotorja pretvori nazaj v električno energijo.
Prednosti: Visoka gostota moči; izjemno nizke zahteve po vzdrževanju; možnost hitrega polnjenja in praznjenja.
Slabosti: Nizka gostota energije; visoki stroški gradnje; kratek čas shranjevanja energije, primeren za kratkoročne potrebe izravnave.
Primer uporabe: Sistem za shranjevanje energije z vztrajnikom podjetja Beacon Power.
Shranjevanje kemične energije
Načelo: Shranjevanje kemične energije vključuje pretvorbo električne energije v kemično energijo, običajno v obliki vodika ali drugih kemičnih nosilcev. Ta energija se lahko pozneje pretvori nazaj v električno energijo s pomočjo gorivnih celic ali drugih kemičnih procesov.
Prednosti: Visoka gostota energije; omogoča dolgoročno shranjevanje energije; široko dostopne surovine s prilagodljivo uporabo.
Slabosti: Manjša učinkovitost pretvorbe; zapletena tehnologija z visokimi stroški; velike potrebe po infrastrukturi, zlasti za shranjevanje in prevoz vodika.
Primer uporabe: Naprava Power-to-Gas v Nemčiji pretvarja odvečno električno energijo v vodik za shranjevanje.
Ključni dejavniki, ki vplivajo na stroške ESS
Na stroške sistema za shranjevanje energije (ESS) vplivajo predvsem dejavniki, kot so vrsta baterije, velikost sistema, stroški materiala, stroški proizvodnje in namestitve, stroški vzdrževanja in obratovanja (OPEX) ter življenjska doba in število ciklov sistema. Obseg in kompleksnost sistema ESS, zahteve glede kakovosti ter dolgoročni stroški vzdrževanja in zamenjave vplivajo na splošno stroškovno učinkovitost sistema ESS. Poleg tega velja, da daljša kot je življenjska doba sistema in več kot je ciklov, ki jih lahko opravi, nižji so dolgoročni stroški.
Zaključek
Kot sredstvo za shranjevanje energije lahko sistemi ESS znatno zmanjšajo odvisnost družbe od tradicionalnih fosilnih goriv. Zlasti v državah z velikim povpraševanjem po električni energiji ponujajo dobre rešitve tako majhni gospodinjski sistemi ESS kot tudi veliki komercialni sistemi za shranjevanje energije. To pomeni, da bo trg shranjevanja energije postajal vse bolj priljubljen. Zdaj se obrnite na podjetje PKNERGY, da bi izvedeli več o izgradnji sistema ESS.
POGOSTA VPRAŠANJA:
Kako deluje sistem za shranjevanje sončne energije?
Načelo delovanja sistema za shranjevanje sončne energije je shranjevanje odvečne energije, ki jo proizvedejo sončni kolektorji. Ko sije sonce, sončni kolektorji proizvajajo električno energijo, ki jo lahko takoj porabimo ali shranimo v sistem za shranjevanje energije (ESS) za poznejšo uporabo.
Ali lahko rezervno baterijo uporabljate brez sončne energije?
Da, lahko polnite iz omrežja in ga uporabite kot rezervni vir energije, ne da bi za to potrebovali solarni sistem.
Koliko električne energije je mogoče shraniti v bateriji?
To je odvisno od velikosti baterije, ki jo uporabljate. Običajne gospodinjske baterije za shranjevanje energije so 5 kWh, 10 kWh, 15 kWh.
Prihranite denar, zaščitite okolje
PKNERGY vam pomaga zmanjšati račune za energijo za shranjevanje sončne energije v vašem domu, shranite sončno energijo za uporabo kadar koli - ponoči ali med izpadom.
SL 
EN 
FR 
ES 
DE 
IT 
PT 
ID 
RU 
KO 